申靜潔 趙呈領

摘要：創(chuàng)客教育為革新基礎教育教學理念與教學方法提供了可能。該文基于學科整合的視角構建以學科素養(yǎng)、創(chuàng)客素養(yǎng)、綜合素養(yǎng)為核心，以“做中學”、探究式學習、項目式學習為實施路徑，秉承教與學的系統(tǒng)性、創(chuàng)新空間開放性、學習過程協作性、創(chuàng)新能力發(fā)展性的原則建構融前端設計、過程設計、評價設計于一體的基于學科課程整合創(chuàng)客教育教學模型。通過質性與量化相結合的分析方法對學生五周學習結果分析如下：學科學習層面，學生知識記憶與理解、學科技能與文化顯著提升，形成求真探索、實事求是的科學素養(yǎng);創(chuàng)客學習層面，學生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新思維處于較高水平，創(chuàng)新技能存在兩極分化，多數學生具有基于技術的工程設計與基于創(chuàng)新的產品物化的創(chuàng)客素養(yǎng);綜合學習層面，學生在依據科學原理創(chuàng)新的綜合能力方面具有顯著性差異，半數學生形成根據知識原理創(chuàng)新實踐的綜合素養(yǎng);課程滿意度層面，學生認為依托該教學模型的學習可以有趣地將知識與練習相結合，從而提升知識原理的學習效果。

關鍵詞：創(chuàng)客教育;學科整合;教學設計

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

在技術創(chuàng)新驅動與創(chuàng)新人才培養(yǎng)戰(zhàn)略雙重作用下催生的創(chuàng)客教育，為革新基礎教育教學理念與教學方法提供可能。創(chuàng)客教育是以培養(yǎng)學生技術意識、工程思維、創(chuàng)新設計、圖樣表達、物化能力的學科核心素養(yǎng)為中心，強調在真實的情境中通過借助技術工具和平臺開展基于項目的學習，使學生在對技術感知和運用過程中形成工程思維、提升創(chuàng)新能力。創(chuàng)客教育以獨立的課程活動形式進入教育系統(tǒng)仍處于邊緣性介入，與學科課程相結合以解決理論性學科內容學習與實踐性創(chuàng)客教育學習的割裂問題，是其走向教育中心的必由之路。基于學科的整合與基于創(chuàng)客項目的整合是實現創(chuàng)客教育與學科課程常態(tài)化融合的兩條路徑?；趯W科的整合是以學科知識與原理為基點，將創(chuàng)客教育以模塊化形式嵌入學科教學，引導學生在實踐體驗的支持下開展深度學習;基于創(chuàng)客項目的整合是以解決生活問題而生發(fā)的創(chuàng)客項目為主線，在依據項目主題遴選相關學科內容基礎上，重組不同學科知識的內在結構，使其成為有機融合的整體。本研究以基于學科整合的視角構建創(chuàng)客教育融入學科課程的教學模型，以科學課程中橋梁設計的工程項目為依托，嵌入創(chuàng)客教育中3D打印的橋梁建模內容，開展為期五周的實踐研究，通過前后測的方式考察學生對科學原理的掌握情況，由課堂觀察法獲取學生學科學習、創(chuàng)客學習及綜合能力的數據，輔以對訪談內容的分析得到學科學習層面，學生在知識記憶與理解、學科技能與文化方面顯著提升，形成求真探索、實事求是的科學素養(yǎng);創(chuàng)客學習層面，學生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新思維處于較高水平，創(chuàng)新技能存在兩極分化，多數同學具有基于技術的工程設計與基于創(chuàng)新的產品物化的創(chuàng)客素養(yǎng);綜合學習層面，學生在依據科學原理創(chuàng)新的綜合意識、綜合思維與綜合技能的綜合能力方面具有顯著性差異，半數學生形成根據知識原理創(chuàng)新實踐的綜合素養(yǎng);課程滿意度層面，學生認為依托該教學模型的學習可以生趣地將知識與練習相結合，從而強化科學原理以提升學習效果。

一、創(chuàng)客教育與學科融合理論基礎

教育部《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》提出通過跨學科教育活動整合相關教育內容，提高學生問題綜合分析能力與解決能力。在此背景下，創(chuàng)客教育立足于通過跨學科的綜合項目使學生依據學科知識開展創(chuàng)新設計與實踐活動，在復雜問題解決與項目實施過程中培養(yǎng)學生知識原理的探究與學習能力、學科內容與生活經驗的運用能力、創(chuàng)意設計與創(chuàng)造體驗的創(chuàng)新能力、學科知識與創(chuàng)新能力融合的綜合能力。在創(chuàng)客教育與學科整合的初步探索階段，其課程設計與實施主要分為基于學科的整合與基于項目的整合兩種取向，且基于學科整合包含創(chuàng)客教育與STEM教育及創(chuàng)客教育與獨立學科整合兩個視角。研究者認為創(chuàng)客教育與STEM教育的整合應以工程為綱領，以技術為中心，以科學、數學、藝術等為組成成分的框架結構，但不同學科參與的凸顯程度與重要程度存在較大差異，在一定程度上違背了STEM教育跨學科融合的真諦。創(chuàng)客教育與獨立學科整合是以創(chuàng)客教育為工具，通過將創(chuàng)客教育的理念融入學科教學以輔助學生課程學習，但僅借創(chuàng)客教育之形于學科教學活動，而忽視創(chuàng)客教育造物的實質，使創(chuàng)客教育與學科整合處于片面化的理念融合狀態(tài)。基于學科整合中的創(chuàng)客教育處于從屬地位，以內嵌的方式融入課程教學，而基于項目的整合以創(chuàng)客項目為貫通相關學科內容的主線，通過對學科內容的重構消除學科壁壘以實現真正意義上的學科融合。楊維以學科主體為項目選擇依據，根據項目主題對相關學科內容的授課課時與教學方式進行調整，其設計方案雖具有跨學科教學的雛形，卻未能使語文、科學、美術、音樂等學科無縫融合。因此，創(chuàng)客教育與學科整合存在對整合方式科學選擇與正確定位的偏差、對創(chuàng)客教育融創(chuàng)新與造物于一體的本質理解的偏頗等關鍵問題，是制約創(chuàng)客教育長足發(fā)展的重要因素。

基于學科整合與基于項目整合是創(chuàng)客教育接軌學科教學的兩條路徑，應依據教學目標與教學內容選擇適切的方式接入學科課程，遵循由單一學科內容生發(fā)項目的基于學科整合，在理念融合的基礎上，通過創(chuàng)客教育造物過程深化課程學習以實現思與行統(tǒng)一的原則，及高相關多學科內容交叉的基于項目整合，通過消除學科界限使學生在創(chuàng)作的過程中培養(yǎng)多元視角與跨界思維的要求，根據對課程整合方式的定位與特征梳理得到如表1所示結果。

創(chuàng)客教育與學科整合應依據具體課程內容甄選適切的整合方式，按照表1設計原則組織教學活動，促進學生基于理論的創(chuàng)造能力與基于跨界思維的綜合能力?；趯W科的整合從學科視角出發(fā)，將理工科教學內容（如橋梁的建設、動力和力、地球的表面等）與工程化文科教學內容（如信箱、趙州橋、果園機器人等）作為創(chuàng)客項目主題，使學生在知識學習與創(chuàng)新實踐過程中培植其基于科學探究的創(chuàng)新設計與造物能力，形成創(chuàng)客文化與求實精神、傳統(tǒng)文化相交融的氛圍?；陧椖康恼弦远鄬W科融合的工程項目視角重構各學科內部知識結構與外部連結網絡，使學生在創(chuàng)新實踐過程中建立以項目為基點的發(fā)散性跨學科知識體系，并在體系構建中提升以多元學科內容為基礎的創(chuàng)新能力，促進學生知識建構與創(chuàng)新能力互助協調發(fā)展。盡管兩條路徑在課程定位、學習目標及教學設計等方面存在差異，但二者相輔相成地對分解的學科內容擇以最優(yōu)化的整合方式，通過融入學科教學推動創(chuàng)客教育與教育系統(tǒng)常態(tài)化融合的進程。本研究從基于學科整合的角度出發(fā)設計由學科課程整合創(chuàng)客教育的教學模型，通過考試評測與觀測評價的量化分析方法和過程評價、作品評價與態(tài)度訪談的質性分析方法全面考察該模型的可用性與適用性，為培養(yǎng)具有系統(tǒng)知識、創(chuàng)新能力及融合二者的綜合能力的創(chuàng)新型人才指明方向。

二、創(chuàng)客教育融入學科課程路徑設計

（一）創(chuàng)客教育融入學科課程理論依據

1.創(chuàng)新教育

創(chuàng)新教育是在新時代背景下對教育目標與培養(yǎng)理念重新定位——以創(chuàng)新意識為基礎，以創(chuàng)新思維與創(chuàng)新技能為核心，促進學生全面協調發(fā)展—一以促進教育全局性、結構性的革新。創(chuàng)客教育秉承創(chuàng)新教育的創(chuàng)新人才培養(yǎng)宗旨，通過外部因素相互作用使內部結構重新組合的方式使學生在實踐中提升創(chuàng)客素養(yǎng)。創(chuàng)客素養(yǎng)是吸納創(chuàng)新教育之創(chuàng)新素養(yǎng)，依照創(chuàng)客教育創(chuàng)新與造物的本質要求加以“本土化”而衍生的，包含求新探真的內部心理傾向與積極渴望的內部心理體驗的創(chuàng)新意識、獨特靈活的創(chuàng)意構思與理性辯證的分析能力的創(chuàng)新思維、新穎多元的問題解決方式與實踐體驗的創(chuàng)物能力的創(chuàng)新技能，遵循以創(chuàng)新意識為本原、以創(chuàng)新思維為中心、以創(chuàng)新技能為歸宿的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)架構。

2.“做中學”

“做中學”是在合適的學習環(huán)境中基于學生主觀認知與客觀事物相互作用，使其通過實踐行動掌握具體知識與使用方法以踐行知行合一的教育理念。創(chuàng)客教育強調通過體驗與實踐的創(chuàng)作過程內化學科知識與工具使用方法，在升華學生對學科認識與情意態(tài)度的過程中形成創(chuàng)客文化。“做中學”以人文課程工程化與理工課程實驗化的方式融于創(chuàng)客教育，形成于求知中創(chuàng)新一在創(chuàng)新中探索一從探索中深化的實施方略，即將具有工程特征的人文課程內容以情感為主線開展項目，使學生在感知內里思想感情基礎上，通過創(chuàng)新造物的過程體味文化魅力;將具有實操特征的理工課程內容以實驗探究為主線開展項目，使學生在實踐探索中發(fā)掘科學原理，在項目創(chuàng)作中檢驗、運用科學原理，使其在領會科學工程真諦的基礎上具備施行能力，成為融科學知識、創(chuàng)新能力、情感意志于一體的創(chuàng)新人才。

3.基于項目的學習

基于項目的學習是以現實環(huán)境中真實的開放性框架問題為驅動，通過學生主動探索與問題解決過程學習知識技能的一種動態(tài)學習方法。創(chuàng)客教育以項目式學習為貫通創(chuàng)新教育與“做中學”教育理念的實踐載體，學生依據自定義的學習目標與作品產出，以團隊協作的方式實施項目任務，在創(chuàng)客項目挑戰(zhàn)過程中深化問題理解、完善體系架構。項目式學習融于創(chuàng)客教育是以學科內容與真實世界復雜問題為項目主題，以開放性的概化項目為抓手，使學生以多元化創(chuàng)新視角確立項目切入點、細化項目設計方案，在小組協作的實踐體驗過程中形成具有個性特色與應用價值的創(chuàng)客成品。

（二）創(chuàng)客教育融入學科課程路徑設計

創(chuàng)客教育依托技術工具寓創(chuàng)新意識與創(chuàng)新思維于實踐行動中，以創(chuàng)新性技術產品為項目目標指向，使學生在遵從本心的創(chuàng)作設計中實現全人發(fā)展以促進創(chuàng)客教育回歸教育之本真?；趯W科課程整合創(chuàng)客教育應以培養(yǎng)學生創(chuàng)客素養(yǎng)、學科素養(yǎng)、綜合素養(yǎng)為教學目標，秉承教與學的系統(tǒng)性、創(chuàng)新空間開放性、學習過程協作性、創(chuàng)新能力發(fā)展性的原則組織以前端設計為基礎、以評價設計為導向、以過程設計為重心的教學活動，輔以各環(huán)節(jié)設計要義構建教學框架的概要模型（如圖1所示）。

該框架設計通過項目式學習使創(chuàng)新教育之創(chuàng)與“做中學”之行在以實體為思考對象、以技術為必要手段的基礎上進行融合，作為學科課程與創(chuàng)客教育整合的基準。前端設計從系統(tǒng)角度統(tǒng)籌學科內容與成品創(chuàng)作的內在關聯，通過協調目標、資源、環(huán)境等影響因素，建立基于學科課程的創(chuàng)客教育教學系統(tǒng)設計框架。評價設計秉承學生發(fā)展的全人教育理念，以課程標準為參照依據，通過考試、觀察、作品、問答、訪談的多樣化方法從學科知識技能、創(chuàng)新能力、綜合能力三個維度全面考察學生學習效果。過程設計依從項目開放性與實踐協作性原則，使學生在開放的創(chuàng)新空間中以個體意愿偏好生成教學具體內容與實施路徑，通過互助協商使其在完成自定學習目標過程中提高創(chuàng)新能力、知識運用能力、綜合的問題解決能力。模型三元素以前端設計為過程具化與評價擬定的參考依據，以評價設計為過程組織與前端搭建的行動指南，以基于前端設計與評價設計支撐而開展的過程設計為前端修正與評價驗證的數據來源，通過創(chuàng)客素養(yǎng)、學科素養(yǎng)、綜合素養(yǎng)的目標紐帶使三者互依互連，構成基于學科課程整合創(chuàng)客教育教學系統(tǒng)發(fā)展的共同體。因此，該教學框架立足于創(chuàng)客教育核心理念，以創(chuàng)新、發(fā)展與體驗的視點從教學設計整體觀出發(fā)，將學科課程設計納入創(chuàng)客教育教學理念與學習環(huán)境，圍繞學科內容抉擇項目主題與課程設計，使學科課程與創(chuàng)客教育形成相互包容的有機統(tǒng)一體。

（三）融合路徑的教學設計

本研究以創(chuàng)新教育理念為設計環(huán)境，依照基于學科課程整合創(chuàng)客教育教學設計框架，使學生以探究的學習方式在項目創(chuàng)作過程中建立個體知識體系，實現學科課程與創(chuàng)客教育雙重教學目標（如圖2所示）。該模型以教學分析為基礎，以基于項目的創(chuàng)作為中心，從知識結構分析、教學目標確立、項目主題選取與資源環(huán)境和支架設計的前端分析、情境創(chuàng)設、課程教學、創(chuàng)新實踐、成品測試、展示交流的過程設計及學科學習評價、創(chuàng)客學習評價、綜合能力評價的評價設計等環(huán)節(jié)進行建構，使學生在基于知識原理的創(chuàng)新體驗中提高其學科思維與實踐能力、創(chuàng)新能力及“學科-創(chuàng)客”綜合能力。

1.前端設計

創(chuàng)客教育的學科綜合性特質要求教學設計者在剖析學科知識結構與創(chuàng)客工具應用的基礎上，以全局意識遴選能夠在創(chuàng)客空間中踐行課程原理或思想主旨的創(chuàng)客項目，根據該項目主題構建教學框架，為環(huán)境設計、資源設計與支架設計提供方向支持。知識結構分析應本著為創(chuàng)新實踐提供理論支撐的原則審查知識關聯結點，重構以創(chuàng)客項目為中心、以工程思維為脈絡的知識體系架構，使創(chuàng)客教育與學科課程成為有機整體。教學目標制定應在培養(yǎng)學生學科思維與基于知識的實踐能力基礎上，關注學生學科素養(yǎng)、創(chuàng)客素養(yǎng)與綜合素養(yǎng)的全面發(fā)展。項目主題擇選應秉承源于生活的真實性、創(chuàng)新空間的開放性、知識覆蓋的完整性準則，在能夠統(tǒng)籌知識結構與教學目標的前提下，使之相互補充以共同組建基于學科課程整合創(chuàng)客教育教學設計的框架雛形。環(huán)境設計是在滿足課程實施所依存的物理環(huán)境需求基礎上，依據創(chuàng)新、協作、開放的發(fā)展教育理念構造空間布局以融入培養(yǎng)文化精神所必要的環(huán)境元素，為學生知識、能力、素養(yǎng)提升提供保障。資源設計是傳遞教學內容與思想理念的載體，應以啟發(fā)性、形象性、易懂性原則篩選、組織、制作教學材料，以簡短性、提示性、具體性規(guī)則設計開發(fā)學習資料，以必要性、多樣性、易用性準則籌備創(chuàng)作原料，為基于項目的教與學提供全方位支持。支架設計需以開放的問題為支點引導學生在創(chuàng)新空間中探求創(chuàng)意的立足點與困境的突破點，使其在自我探究的過程中獲取基礎知識、提升創(chuàng)新能力、培養(yǎng)綜合素養(yǎng)。前端設計以分析單元結構為發(fā)端，以創(chuàng)客項目為中心，在聯合教學目標構建教學框架的基礎上為環(huán)境設計、資源設計、支架設計提供明晰的方向和內容支持。

2.過程設計

（1）真實開放的情境創(chuàng)設?；趯W科課程整合創(chuàng)客教育的情境設計應以依托學科內容衍生的創(chuàng)客項目為軸心，以趣味性生活化的教學理念為指向，遵循學生中心性、空間開放性、內容全面性、文化融合性原則，通過劣構性多元化創(chuàng)設方法營造具有文化底蘊、開放發(fā)散的教學情境。首先，依據學生意志偏好從生活實際出發(fā)，探求具備趣味、新穎、真實、難度等驅動因素的可塑情境;其次，創(chuàng)新是連接知識與實踐的樞紐，根植于開放的發(fā)展空間，因此，課程情境應承襲創(chuàng)新的目標理念，遴選、設計具有創(chuàng)新培植土壤的開放空間。再者，情境是承載課程教學的軟環(huán)境，在引出教學內容的基礎上需統(tǒng)領教與學的全過程，全面覆蓋項目學習與創(chuàng)新體驗所依附的知識技能;最后，將樂于創(chuàng)新、踐行創(chuàng)新的創(chuàng)客文化與科學求真、協作進取的學科文化融合，無縫滲入學生創(chuàng)作過程以培養(yǎng)學生學科素養(yǎng)、創(chuàng)客素養(yǎng)與綜合素養(yǎng)。

（2）基于問題的學科教學設計。課程教學是在學生知曉學習內容與學習目標的基礎上，以問題探究的方式檢驗假設、探索真理，通過對研究結果陳述與分析進行意義建構的學習過程。由情境引出的學習主題不僅要激發(fā)學生對學習內容的興趣，也需使學生將學科知識與創(chuàng)客實踐自然地建立聯系。目標解讀從整體的視角將其分為不同難度梯度，以簡明語言分別闡述學科學習內容、創(chuàng)客創(chuàng)作內容、實踐內容要求，使學生依據個體能力水平定位相應目標層級，針對性地開展學與創(chuàng)的課程活動。學科課程內容由教師以情境化拋錨的方法提出問題，學生以自我主導、動手實踐的方式在教師追問與指導下，通過實驗探究對問題假設提供科學論據，完成目標內容學習與知識體系建構。知識梳理是在教師提供線索框架的基礎上，由學生自述實驗現象與發(fā)掘結果，通過總結歸納內化為創(chuàng)新行動的理論指南。

（3）基于項目的創(chuàng)新實踐設計。創(chuàng)新項目開發(fā)包含依據科學原理的創(chuàng)作工具學習、由情境生發(fā)與原理支持的創(chuàng)新項目開發(fā)、基于資源反饋的深入創(chuàng)作三個環(huán)節(jié)?；趯W科知識創(chuàng)新的工具學習以依托教學情境的課程內容為基礎，由學生確定學習創(chuàng)作工具所依據的子項目主題以設計作品框架雛形，通過集體擬定項目實施方案與講演模仿的實操練習的迭代循環(huán)過程，使學生掌握基于知識創(chuàng)作的實踐技能，經提煉知識原理與項目創(chuàng)作的對應關系和將創(chuàng)意構思轉變?yōu)榧夹g產品的工具運用方法，強化學生根據學科知識進行項目創(chuàng)作的意識和能力。在領會課程內容與創(chuàng)作技能的基礎上，使學生從項目主題所在的教學情境擇選適合其最近發(fā)展區(qū)的子項目內容，由理念創(chuàng)新、功能創(chuàng)新、設計創(chuàng)新等方面以輻條發(fā)散的思維方式通過協作會話預制作品原形。線上虛擬創(chuàng)客空間是課堂教學與創(chuàng)新活動的拓展與延伸，學生基于線上空間的學習資源，按照科學原理優(yōu)化原形或創(chuàng)作新品，通過非實時師生與生生作品交流反饋，引導其修正完善以形成具有科學理論支撐的創(chuàng)客成品。

（4）成品測試與展示交流?；趯W科知識創(chuàng)作的技術成品測試應依從科學性、應用性、適切性三個基本原則，以設計立意表述、制作過程自述、“原理一產品”解說的方式呈現學生作品，根據產品測試結果與設計者闡述使學生以頭腦風暴的形式從學科知識原理角度出發(fā)分析現象產生原因，協商修正方案的可用性、合理性、最簡性，從而讓學生在項目陳述與討論交流中深化依據學科內容創(chuàng)新的意識、依照學科知識設計的思維、憑據科學原理創(chuàng)作的能力，形成創(chuàng)有所依、學以致用綜合素養(yǎng)。

3.評價設計

基于學科課程整合創(chuàng)客教育的評價設計，應秉成以學習結果為主導的過程性評價理念與基于評價量表的以觀察、交流、訪談等多樣化途徑對學生課堂表現、創(chuàng)作過程、技術作品的多元化評價原則，從學科學習評價、創(chuàng)客學習評價、綜合學習評價三個維度對學生學習效果進行全面考察。學科學習評價以學科素養(yǎng)為核心，從知識學習、技能練習與態(tài)度培養(yǎng)三方面考量學生知、行、意的課程學習狀態(tài)水平。創(chuàng)客學習評價圍繞以工匠精神為核心的創(chuàng)客素養(yǎng)從創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新技能三個層面對學生內隱與外顯的創(chuàng)新品質通過言、行、物進行挖掘以客觀評測其創(chuàng)新能力水平。綜合學習是指學生能夠依據學科知識技能實施創(chuàng)新活動以培養(yǎng)其跨界綜合的創(chuàng)新精神與能力，形成綜合素養(yǎng)的高階學習目標，因此，綜合學習評價應以綜合素養(yǎng)為中心，從融合意識、融合思維、融合技能評估學生綜合學習狀態(tài)水平。

在基于學科課程整合創(chuàng)客教育模型設計中，盡管授課形式保留學科界限，使創(chuàng)客教育以外接模塊的方式嵌入課程教學，但學科課程與創(chuàng)客教育是相輔相成的整體，而非相互割裂的獨立個體。從表現形式上看，前端設計是在對學科內容與創(chuàng)客教育綜合分析基礎上，依據科學素養(yǎng)、創(chuàng)客素養(yǎng)與綜合素養(yǎng)構建教學框架;過程設計是以學科課程為基點，從創(chuàng)客教育視角將知識運用與創(chuàng)新實踐相連接，即形成知識講授與過程演練、原理應用與產品開發(fā)的交叉遞進的螺旋結構。從內在本質上看，基于該模型的課程教學以培養(yǎng)學生根據科學原理開發(fā)創(chuàng)造的能力與融合學科一創(chuàng)客的綜合素養(yǎng)為根本目標，通過使學生在探究中學習、在學習中實踐、在實踐中創(chuàng)新的教學鏈條將學科課程與創(chuàng)客教育從內里貫通，形成互為基礎手段的整合態(tài)勢。

三、創(chuàng)客教育融入學科課程實踐

（一）實踐背景

以武漢市某小學3D打印的創(chuàng)客課程為基于學科課程整合創(chuàng)客教育模型應用的教學環(huán)境，以科學教育出版社六年級上冊科學課程中形狀與結構單元的橋梁建造為課程項目主題，按照圖1所示的融合路徑與圖2所示的教學模型設計課程內容，開展為期五周的科學課程與創(chuàng)客教育的整合課。本文以該校五年級各班選修3D打印課程的21名學生為研究對象，在O2O創(chuàng)客空間中主要以合作探究、協作創(chuàng)造、成果自述與會話協商的方式展開學習活動，通過迭代修正使學生做出具有理論依據的創(chuàng)新作品。

（二）研究方法與數據收集

本研究以“臺燈”項目與“橋梁”項目分別作為前后測觀察數據來源，根據評價量表記錄課堂觀察法采集的學生課堂言行、創(chuàng)作過程、物化作品、線上交流等數據，通過前后測試卷考察學生橋梁相關知識的掌握情況，項目結束后以訪談法深入探析學生自我感知的學習結果及對該教學方法所持態(tài)度，結合統(tǒng)計分析法、內容分析法與數據挖掘法，對采集的數據進行深入剖析。統(tǒng)計分析法用于以班級為單位的整體視角，對橋梁知識前后測試卷結果與基于評價設計的學科學習、創(chuàng)客學習與綜合學習的量表觀測數據進行分析。內容分析法是以個體為單位的局部視角分析學生對基于學科課程整合創(chuàng)客教育教學模型的學習效果與滿意度的訪談內容，通過以小見大的方式透視課程教學成果與潛在問題。數據挖掘法既從宏觀視角發(fā)掘產生統(tǒng)計分析結果的內部影響因素，也從微觀角度揭示影響學生個體學習效果的內在機制，形成具有科學依據的教學策略，輔助基于學科課程整合創(chuàng)客教育教學模型的有效實施。

（三）整體視角實踐效果分析

從科學期末考試試卷與教材內容中篩選橋梁測試點構成的前后測試卷總分均為33分，以圖2評價設計對應維度的末級指標數為總分，依據課堂觀察法獲取科學學習、創(chuàng)客學習與綜合學習的成績，通過SPSS 20.0軟件對學生橋梁知識前后測數據及學科學習評價、創(chuàng)客學習評價、綜合學習評價的前后觀測數據，運用配對樣本t檢驗方法得到如表2所示的學生整體學習效果統(tǒng)計量。

1.考試成績分析

當學生未學習橋梁建設相關內容時，其測試成績平均為12.95分（SD=4.092），學習結束后測試相同知識點的不同題目，學生平均成績?yōu)?3.24分（SD=3.649），這個差異是顯著的（t=-10.746，df=20，P=0.000< 0.05）?；趯膛c學的過程分析，推測產生這一結果的原因主要由以下兩方面：意識層面上，使學生以橋梁工程師的身份思考橋梁建設整體流程及各方面影響因素，讓其從思想上接受3D打印不僅是運用技術工具制作產品，而且是基于科學原理與生活實際創(chuàng)新設計具有應用價值的新穎作品，從而調動學生學習科學的積極性。教學環(huán)節(jié)上，通過學生自我總結的方式使其梳理科學知識與“操作-原理”對應關系，深化其對學科內容的理解。這一測試結果表明基于學科課程整合創(chuàng)客教育教學模型能夠顯著促進學生學科知識學習，并在一定程度上表明使用該教學模型進行學科學習可能是有效的。

2.學科學習觀測結果分析

學生以獨立的創(chuàng)客課程形式制作臺燈時，其學科學習觀測結果均值為0.33（SD=0.730），以基于學科課程整合創(chuàng)客教育的課程形式建造橋梁時，其學科學習觀測結果均值為2.29（SD=1.271），前后學習結果具有顯著性差異（t=-7.192，df=20，P=0.000<0.05）。促進這一轉變的因素有以下三方面：一是學習方式上，以學生為主體的探究式學習，通過小組協作開展實驗探究、記錄數據、挖掘原理、陳述結論的學科學習活動，使學生在動手實踐的樂趣中自主構建知識框架以促進知識的長時記憶;二是教師引導上，在學科內容學習過程中，教師通過提供腳手架使學生基于已有知識與生活經驗述說橋梁設計的相關內容，通過對知識的提取、再認與組建加深對知識理解與再生;三是教學技巧上，在學科學習與實踐創(chuàng)作過程中有意識地使學生運用所學知識分析現實橋梁建設依據的原理，在此基礎上應用創(chuàng)新工具進行再創(chuàng)造以強化學生對科學知識的記憶、領悟與運用。

3.創(chuàng)客學習觀測結果分析

在臺燈項目學習過程中，針對學生創(chuàng)新能力進行評價的創(chuàng)客學習觀測結果均值為4.52（SD=2.272），在橋梁建設項目學習中，學生創(chuàng)客學習觀測結果均值為5.29（SD=2.217），學生在兩個項目中的表現差異不顯著（t=-1.504，df=20，P=0.148> 0.05）。通過對個體數據逐個篩查，發(fā)現編號為17號學生后測成績明顯低于前測，在刪除該學生數據的基礎上進一步分析，得出學生在臺燈項目中創(chuàng)客學習觀測結果均值為4.40（SD=2.257），在橋梁建設項目中學生創(chuàng)客學習觀測結果均值為5.40（SD=2.210），這一結果具有顯著差異性（t=-2.127，df=19，P=0.047<0.05），造成這一結果的原因主要有以下兩點：一方面在本研究開展之前已采用“基于學科課程整合創(chuàng)客教育教學模型”中“基于項目的創(chuàng)新實踐”的教學環(huán)節(jié)進行半學期的創(chuàng)客課程教學，學生在一定程度上已具備了創(chuàng)新能力基礎，進而通過五周的綜合學習與創(chuàng)新體驗未能使學生創(chuàng)新能力在此基礎上得到較大提升;另一方面受學生個體主觀因素影響，使對班級整體學習效果的數據分析因少數學生學習動機、個體偏好、創(chuàng)新意愿等因素產生偏差，從而出現上述兩組相對的實驗結果。

4.綜合學習觀測結果分析

采用以創(chuàng)客教育融入學科教學的授課方式之前，學生在臺燈項目制作中的綜合學習觀測結果的均值為0.29（SD=0.717），運用基于學科整合創(chuàng)客教育的教學方式后，學生在橋梁設計項目中的綜合學習觀測結果均值為1.10（SD=1.300），后者顯著高于前者（t=-3.302，df=20，P=0.004< 0.05）。該結果有賴于在目標導向、教學策略與教學指導合力強化學生綜合意識的基礎上提升綜合素養(yǎng)。一是目標導向層面：在目標解讀環(huán)節(jié)向學生闡明創(chuàng)作要求為基于橋梁建造的科學原理，設計具有創(chuàng)新元素與應用價值的橋梁，使學生有目標、有抓手地開展學習活動;二是教學策略層面：在學生開始具體設計與創(chuàng)作之前，使其思考這些原理以何種途徑融于橋梁建設，并在實踐過程中使學生闡述設計依據，多角度、深層次強化“知識學習一創(chuàng)新體驗一知識深化/再生”的學習意識與能力。教學指導層面，以“建造何類橋梁-運用哪些原理-從哪些方面創(chuàng)新-運用哪些工具-是否符合原理與實際-如何進行修正和完善”的指引框架為學生提供學習支架，促進學生在其已有的基礎上得到提升。

（四）基于個體視角的實踐數據挖掘

以學生個體為分析單元對學習數據進行統(tǒng)計描述得到如下頁圖3所示個體學習結果。由圖可知學生在考試成績、學科成績、創(chuàng)客學習、綜合學習四個維度均有所提升，其中學科學習提升顯著，創(chuàng)客學習相互交融，綜合學習有待深化。

1.學科學習：知、行、意的全面發(fā)展

由圖3可知學生在科學知識記憶與理解層面、科學原理探究與應用層面均有較大幅度的提升。究其原因可知，“做中學”符合學生喜好動手操作的天性，運用實驗材料協作探究是激發(fā)學生學習欲望與探索精神的重要手段，學生在知識挖掘過程中深入交流與結論解釋是促使其掌握科學知識技能與原理應用、領悟科學文化與學科內涵以培養(yǎng)學科素養(yǎng)的有效途徑。以編號為1號、11號和19號為代表的高階成績水平的學生不僅能夠辨別運用所學知識原理，而且在意識思想層面對科學的認識由記憶考試轉變?yōu)榻鉀Q實際問題以改善生活，形成較高的科學學科素養(yǎng)。以編號為9號和14號為代表的低階成績水平的學生缺乏踏實堅毅、虛心求解的學習態(tài)度，在實驗探究與產品物化過程中常旁觀評說他人行為而鮮少付諸行動，以致對學習的內容僅停留于知道層次，未能很好地掌握知識運用的方法。

2.創(chuàng)客學習：“創(chuàng)”中“造”的技能提升

創(chuàng)客學習效果從創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新技能三維度十層次對學生知識學習、實踐創(chuàng)作、物化產品進行全方位考評。由圖3可知有13名同學兩次評測成績在兩分之內上下浮動，以11號為代表的6名同學后測成績比前測成績高3分及以上，以17號為代表的2名同學后測成績比前測成績低3分及以上，11號及17號同學前后測作品（臺燈為前測作品，橋梁為后測作品）如圖4所示。11號同學臺燈作品在較大程度是對家用臺燈的再現，對部分組件進行一定創(chuàng)新設計;橋梁設計則是將“年年有余”的寓意與東湖風景區(qū)建設格調相結合，以“魚”喻“余”表達出對游客的美好祝愿。在與該同學交談過程中知曉培養(yǎng)發(fā)散性思維與創(chuàng)新技能以提升綜合創(chuàng)新能力是其選修3D打印課程的初衷，在這一目標驅動下該同學積極與教師討論如何設計更具新穎性的創(chuàng)新作品，并積極探索創(chuàng)新工具使用方法，從而取得較大進步。17號同學臺燈作品突破傳統(tǒng)造型設計，以開放的花朵為設計元素融入“陽光”的理念，并運用工具物化為產品，表現出較高的創(chuàng)新能力水平;橋梁設計試圖制作吊橋卻似木橋，不僅未添加創(chuàng)新元素，而且不符合實際橋梁建造原理。為探究該同學出現這一現象的原因，基于課堂觀察收集的證據輔以訪談證明其學習與創(chuàng)新的動機源于是否對學習內容感興趣，而對學習內容的興趣依賴于能否運用其擅長的工具進行“惡搞”，該學生雖在思想上具備運用學科視角構思設計、解決創(chuàng)作問題，但在行動上因畏難而不愿挑戰(zhàn)突破自己現有水平，從而造成其創(chuàng)客學習結果的反復變化。

3.綜合學習：以學導行的素養(yǎng)形成

綜合學習是建立在具備學科能力與學科素養(yǎng)、創(chuàng)客能力與創(chuàng)客素養(yǎng)的基礎上，能夠將二者自然地無縫融合，創(chuàng)作出融理論基礎與創(chuàng)新突破于一體的綜合性產品。由圖3綜合學習結果可知，學生綜合素養(yǎng)存在兩極分化，半數學生雖掌握橋梁建設的基本科學知識，卻未能以此為基礎指導其創(chuàng)新橋梁設計，其余同學則在不同程度上具備基于學科的綜合創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新技能，初步在創(chuàng)客文化與科學文化交融的文化環(huán)境中形成綜合素養(yǎng)。1號、3號、19號同學將拱橋設計理念與吊橋相結合（如圖5所示），既承接拱橋受力大特點，又繼承吊橋設計元素，對橋塔及相關組件予以創(chuàng)新設計以凸顯基于科學知識的綜合創(chuàng)新能力。21號同學以吊橋為立論依據，以橋塔構造的創(chuàng)新立意與構造為突破點，設計以環(huán)保理念為出發(fā)點的大跨度東湖吊橋。四位同學在學科學習過程中表現出較大的求知欲與科學探索的欲望，在實踐創(chuàng)作過程中向教師詢問其設計方案是否符合科學原理以期達到較高創(chuàng)新目標，并依據教師提供的修改建議反復修繕，創(chuàng)作出打破個體原有能力水平且有理所依、致力創(chuàng)新的綜合性橋梁。

4.訪談分析：過程結果的良好體驗

訪談提綱圍繞評價準則及對基于學科課程整合創(chuàng)客教育教學方法的滿意度進行設計，以學習者個體的主觀視角評價其學習效果、學習滿意度及教學效果，通過對訪談的11名同學的數據進行分析統(tǒng)計得到如圖6所示結果。由圖可知學生認為其在學科學習、創(chuàng)客學習、綜合學習的學習效果較好，并對基于學科課程整合創(chuàng)客教育的教學方法滿意度較高。學科學習層面，學生在掌握拱橋、吊橋、木橋基本原理及構造的基礎上能夠運用相關知識構思、設計橋梁，并在動手實踐過程中形成科學是嚴謹的，是解決生活問題的認識觀念。創(chuàng)客學習層面，學生創(chuàng)作動機分為兩類，即喜歡3D打印與自我提升，學生創(chuàng)意來源包含頓悟、網上圖片、真實橋梁再現、課堂學習四種，在創(chuàng)作過程中積極探索新工具使用方法和已學工具的新的使用方法，靈活解決制作過程中出現的問題。綜合學習層面，學生能夠有意識地在考量知識原理運用途徑的前提下融入創(chuàng)新元素，通過各種工具的組合使用，將“原理+創(chuàng)新”的橋梁設計轉化為綜合性的應用產品。教學方式滿意度層面，學生認為基于該教學模型的學習可以將知識與練習相結合，以“創(chuàng)”促“學”是其橋梁知識掌握比傳統(tǒng)分科教學學習效果好的原因。盡管所有學生都認可該教學方法，但8名學生相較于傳統(tǒng)分科教學更偏愛基于學科整合創(chuàng)客的教學方式，認為該方法可以使枯燥的知識在創(chuàng)的過程中活起來;另外3名同學認為該教學方法的教學效果與分科教學效果相同，但認同該教學方法使學習充滿活力。因此，以學習者個體角度審視基于學科課程整合創(chuàng)客教育模型的應用效果，結合學科學習、創(chuàng)客學習、綜合學習、教學滿意度四個維度的數據分析結果，在一定程度上印證了該教學模型的有效性，為其使用價值提供理論基礎。

四、結語

基于學科課程整合創(chuàng)客教育模型強調通過踐行教與學的系統(tǒng)性、創(chuàng)新空間開放性、學習過程協作性、創(chuàng)新能力發(fā)展性的教學原則，實現培養(yǎng)學生學科素養(yǎng)、創(chuàng)客素養(yǎng)、綜合素養(yǎng)的高階教育目標。在根據采集數據以整體與個體角度從科學課程學習、創(chuàng)客橋梁設計、科學一創(chuàng)客綜合能力及學習滿意度四個方面分析模型實踐效果基礎上，通過反思學生言行表現與策略實施效果得出以下三點教學建議：第一，在同一原理統(tǒng)籌下依據學生基礎水平設置并行項目主題（如“形狀與結構”相關理論框架下高塔與橋梁設計）以觸動學生對學習內容興趣點而積極從事創(chuàng)新活動;第二，由圖片、視頻、實物、言語等形式呈現的學習支架在具有一致性基礎上，應秉成啟發(fā)性的設計原則以強化學生創(chuàng)新動機與綜合能力;第三，以配對助學的方式由能力基礎較強的學生充當教師角色指導能力較差的學生，幫助有創(chuàng)意缺技能的學生實現自我提升。該模型致力于破解創(chuàng)客教育與學科課程割裂分離的困境，但僅聚焦于以學科視角審視創(chuàng)客教育融入課程教學路徑設計，缺乏從基于創(chuàng)客項目整合的角度考量創(chuàng)客教育與學科課程融合的有效策略，因此，該模型適用于以創(chuàng)客教育為手段，在促進學科學習過程中培養(yǎng)以理創(chuàng)新、學以致用的綜合能力的整合課設計，而對以創(chuàng)客教育為中心重組學科知識關聯結構，以提高學生多學科跨界綜合的創(chuàng)新能力的教學組織的可行性與有效性有待進一步檢驗。

作者簡介：

申靜潔：在讀碩士，研究方向為創(chuàng)客教育、教學設計、教育技術理論與實踐（sjingjie@mails.ccnu.edu.cn）。

趙呈領：教授，博士生導師，研究方向為教育技術理論與實踐應用、信息技術與課程整合、教師專業(yè)發(fā)展研究（zhcling@mail.ccnu.edu.cn）.